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PERFECTIONNEMENTbAU SOUDAGE A L'ARC AVEC L'ELECTRODE CONTINUE.
La présente invention, concerne le soudage électrique à l'arc des métaux avec électrode consommable; elle a trait plus particulièrement à des perfectionnements au soudage avec fil électrode avançant automatiquement vers la zone de fusion. Le procédé le plus usuel utilisant un tel fil emploie une densité normale de courant et exige un enrobage épais sur l'électrode pour protéger le métal de l'oxydation. La présence de cette quantité importante d'enrobage rend difficile l'amenée de courant à l'électrode. D'autre part, un gros fil est difficile à utiliser dans des positifs automatiques d'alimentation.
Dans d'autres procédés, on a utilisé un fil nu et 'on remplace l'enrobage épais par un flux en poudre placé sur la pièce à souder ce qui présente l'inconvénient de ne pouvoir souder qu'à plat.. car le flux doit tenir par l'effet de la gravité. On connaît aussi un procédé utilisant une forte densité de courant et un fil électrode nu protégé par un gaz inerte. Ce procédé est relativement coûteux et par suite pratiquement limité au soudage de certains métaux pouf lesquels le prix du métal ou la qualité de la soudure obtenue compensent la dépense relativement élevée.
De plus, le gaz inerte à pour seul effet de protéger le métal de l'action de l'atmosphère et n'a sur la soudure aucun des effets favorables au point de vue métallurgique des flux ou enrobages.
Suivant l'invention, on conserve les avantages des procédés connus et on évite dans une large mesure leurs inconvénients en utilisant une densité de courant dans l'électrode comprise entre 230 et 930 ampères par millimètre carré et une électrode comportant un enrobage disposé dans des cavités de celle-ci, laissant au moins une partie de la surface extérieure du métal nu,pour l'amenée de courant à ladite électrode, la vitesse d'avancement du fil étant de préférence constante et comprise entre 5 mètres et 30 mètres à la minute.
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Suivant l'invention on a aussi découvert qu'une électrode de ce type utilisée avec une forte densité de courant doit remplir certaines conditions. La section droite totale des fils constituant l'électrode est comprise entre 0,3 et 6,5 millimètres carrés. Les fils ont un axe commun de symétrie. Ils doivent avoir des diamètres sensiblement égaux.
Le pas de la torsade est compris entre 1,3 et 7 fois le diamètre moyen de l'un des fils. Ce faible pas de la torsade est rendu possible par le procédé suivant l'invention avec lequel on peut utiliser une électrode ayant moins d'enrobage qu'une électrode utilisée dans les conditions de soudage usuelles. Ceci présente l'avantage que pour un pas assez court de la trosade, l'arc ne tourne pas et les projections de métal sont réduites.
La valeur donnée au pas de la torsade détermine la proportion d'enrobage fixée à l'électrode. L'électrode doit évidemment être assez rigide pour pouvoir être poussée à travers le dispositif de guidage et d'amenée de courant.
On constate le résultat inattendu que dans ces conditions, l'électrode supporte un courant compris entre 100 et 2000 ampères sans qu'il se produise une rotation de l'arc et sans projections de métal; l'électrode ainsi constituée est capable de supporter une densité de courant de 230 à 900 ampères par millimètre carré. On peut utiliser du courant continu de polarité directe ou inverse, ou du courant alternàtif.
Un autre avantage du procédé suivant l'invention est la vitesse de fusion c'est-à-dire le poids de métal fondu par ampère et par seconde, qui peut atteindre deux fois et demie la vitesse normale.
Ni la forte¯densité de courant seule, ni l'enrobage seul ne donnent des valeurs aussi élevées de la vitesse de fusion. Alors que dans le soudage à l'arc normal le poids du flux dans une électrode est toujours supérieur à 12% du poids de l'àme, on a découvert suivant l'invention que des résult ats analogues peuvent être obtenus avec une quantité moins grande d'enrobage par la combinaison d'une électrode avec enrobage et d'une grande densité de courant. La quantité d'enrobage est inférieure à 15% et de préférence comprise entre 2% et 10%.
La vitesse d'avance de l'électrode peut être maintenue constan- te, et est de préférence comprise entre 5 et 30 mètres à la minute. Cette vitesse doit être réglée de façon que la tension de l'arc, c'est-à-dire la tension mesurée entre l'amenée de courant à l'électrode et la pièce, soit comprise entre 30 et 40 volts environ, valeurs en dehors desquelles il se produit des projections et des crachements.
Dans le cas du soudage d'acier ordinaire, par exemple, l'électrode est constituée de plusieurs fils torsadés en hélice. Dans le cas de deux fils, de diamètre d, le pas P est d'environ 1,6 d. Un flux est disposé dans les intervalles. L'électrode est fabriquée en torsadant les fils et en les faisant passer dans un dispositif à boudiner dans lequel le flux est appliqué. On utilise par exemple des fils en acier doux à 0,10 à 0,15% de carbone et 0,3à 0,5 % de manganèse, d'un diamètre de 0,75 millimètre. Au cours de la fabrication de la torsade,les fils sont déformés, de sorte que leurs surfaces en contact sont aplaties et que les fils se touchent sur une assez grande surface ce qui présente l'avantage de les rapprocher l'un de l'autre.
On peut utiliser un flux dans la proportion de environ 7% en poids du poids du fil d'un flux dit semi-volatil, ayant la composition suivante :
Produits volatils .......... 10 à 20 % Oxydes..................... 30 à 40 %
Silicates.................. 30 à 40 %
Ferro-alliages............. moins de 10 % L'enrobage n'est pas uniquement composé de constituants minéraux car il doit résister à'la flexion du fil sans craquer ni se décoller. Avec les fortes densités de courant utilisées il n'est pas utile d'ajouter un produit ionisant.
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L'électrode qui vient d'être décrite est utilisée avec une inten- sité de 240 ampères et une vitesse d'alimentation de 6m85 à la minute, ce qui fait une densité de courant de 265 ampères par millimètre carré.
Dans ce procédé de soudage les flux ne se comportent pas exac- tement de la même façon que dans le soudage manuel avec des électrodes enrobées. Par exemple, la plupart des flux qui donnent de bons résultats en soudage manuel avec faible densité de courant produisent des projections importantes de métal qui sans affecter la qualité de la soudure sont par- fois gênantes pour l'opération. Certains flux, d'autre part n'adhèrent pas suffisamment à l'électrode qui est soumise à diverses flexions au cours de son passage à travers les dispositifs d'entraînement du fil et d'amenée de courant à l'électrode.
Suivant une autre caractéristique de l'invention on évite ces inconvénients et on a trouvé que les meilleurs résultats sont obtenus par un enrobage qui comprend : a) au moins 15% de produits métalliques en poudre, comportant au moins un composé de manganèse et comportant éventuellement une poudre métallique de même nature que làme de l'électrode, b) 10 à 20% d'un silicate pesé sous forme sèche notamment de silicate de soude; l'enrobage contenant éventuellement en outre : a) 60% àu maximum de matières minérales et b) 15 % au maximum de matières organiques.
Les matières minérales ci-dessus sont celles usuelles dans les enrobages, à savoir : rutile, talc, kaolin, argile, etc...
Les matières organiques sont composées en général de produits cellulosiques.
On indiquera ci-dessous diverses formules d'enrobages conformes à la définition indiquée ci-dessus.
Un exemple d'enrobage donnant de bons résultats comporte : Ferromanganèse 16,5% rutile 32,5%., talc 9%, kaolin 9,5 %, carbonate de chaux 4,1%, cellulose 12,3%, silicates 16,1%. Cet enrobage est facile à préparer et à appliquer; malgré des projections de métal lors du soudage, le métal déposé a dé très bonnes qualités mécaniques et notamment une résilience de 11,5 kilogrammes mètre par mm carré.
L'enrobage suivant donne très peu de crachements et un excellent métal déposé, : il comporte 53,9 % de métal en poudre de composition analogue à l'âme de l'électrode, 35,9% de silicomanganèse et 10% de silicate, un autre enrobage comporte 20,6% de métal en poudre, 19 % d'alliages en poudre et 35,3 % de matières minérales, 7,4 % de matières organiques et 17,7% de silicates. Cet enrobage donne d'excellentes soudures avec très peu de projections de métal.
L'enrobage suivant adhère mieux à l'électrode : il comporte 20 % de métal en poudre de composition analogue à l'àme de l'électrode, 19 % de ferro ou silico manganèse en poudre, 35,3 % de matières minérales 7,4 % de matières organiques et 17,7% de silicates.
Ces enrobages donnent le résultat particulièrement intéressant de donner avec de l'acier faiblement allié des soudures dont les qualités mécaniques sont analogues à celles obtenues avec des électrodes dites fortement enrobées c'est-à-dire comportant une proportion d'enrobage par rapport au poids d'un métal de l'àme au moins égale à 15%.
Suivant une variante de l'invention, l'électrode est formée d' un seul fil comportant des cannelures dans lesquelles un enrobage est déposé, la surface extérieure du métal entre les cannelures restant nue pour l'amenée de courant à l'électrode. Ces cannelures sont parallèles à l'axe du fil.
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Le soudage dans les conditions décrites ci-dessus peut aussi être effectué avec un courant de gaz inerte protégeant l'arc et le métal fondu.
REVENDICATIONS
1 ) Procédé de soudage à l'arc entre une électrode en forme de fil avançant de façon continue vers la zone de fusion et une pièce, caractérisé en ce que l'on utilise une densité de courant dans l'électrode comprise entre 230 à 930 ampères par millimètre carré et une électrode comportant un enrobage disposé dans des cavités de celle-ci, laissant au moins une partie de la surface extérieure du métal nu, pour l'amenée de courant à ladite électrode, la vitesse d'avancement du fil étant de préférence constante et comprise entre 5 mètres et 30 mètres à la minute.
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